KR101113325B1 - 광근접 보정 검증 방법 - Google Patents

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Abstract

OPC 검증과정에서 핀치 빛 브리지 위험이 있는 포인트를 추출하는 방법에 있어서 각 피치에 따라 서로 다른 값을 적용함으로써 검출 에러가 포인트를 줄임으로써 인력의 낭비를 줄이고 효율을 높일 수 있는 광근접 보정 검증방법이 제공된다. 광근접 보정 검증 방법은, 광근접 보정(OPC)이 정확히 이루어졌는지를 검증하는 방법에 있어서, 패턴의 피치(pitch)별로 서로 다른 허용치(tolerance)를 적용하여 광근접 보정(OPC) 검증을 수행하는 것을 특징으로 한다.
광근접 효과, 광근접 보정(OPC), OPC 검증, 허용치

Description

광근접 보정 검증 방법{Method for verifying Optical Proximity Correction}
본 발명은 반도체장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히 광근접 보정(Optical Proximity effect Correction; OPC)을 진행한 후 OPC의 이상 여부를 확인하는 OPC 검증과정에서 핀치 빛 브리지 위험이 있는 포인트를 추출하는 방법에 있어서 각 피치에 따라 서로 다른 값을 적용함으로써 검출 에러가 발생하는 포인트가 줄어들어 인력의 낭비를 줄이고 효율을 높일 수 있는 반도체소자의 광근접보정 검증 방법에 관한 것이다.
반도체 장치가 점점 고집적화되고, 반도체 장치의 고집적화에 따라 패턴의 선폭이 점점 미세화되고 있다. 미세 선폭을 갖는 패턴을 포토 리소그래피 공정을 통해 웨이퍼상에 정확하게 구현하는 것이 매우 어려워지고 있다. 이로 인해 마스크상의 회로패턴을 웨이퍼상에 전사할 때, 노광장치에 사용되는 광 파장 이하의 미세 선폭을 갖는 패턴에 대한 해상력이 요구되고 있다.
반도체 장치의 패턴들은 포토 리소그래피 공정 및 식각공정에 의해 형성된다. 먼저, 웨이퍼상에 형성될 반도체 장치의 패턴에 대한 레이아웃을 설계한다. 레 이아웃된 반도체 장치의 패턴들에 근거하여 마스크를 제작한다. 마스크는 광이 투과되는 투명 기판상에 광차단층이 배열되는 구조를 갖는다. 투명기판은, 예를 들어 석영을 포함하고, 상기 광차단층은 예를 들어 크롬 등을 포함할 수 있다. 마스크를 이용한 포토 리소그래피 공정을 수행하여 웨이퍼상에 패턴을 형성하게 된다. 이때, 마스크상의 회로패턴을 포토 리소그래피공정을 통해 웨이퍼상에 전사시켜 웨이퍼상에 회로 패턴을 형성하는 경우, 웨이퍼상의 전사 회로 패턴과 실제 설계 회로패턴 간에 격차가 생기게 된다. 이러한 격차는 포토 리소그래피 공정에서의 광근접 효과(optical proximity effect) 또는 식각공정에서의 로딩효과 등에 기인한다. 이러한 웨이퍼상으로 전사되는 회로 패턴의 변형은 노광장치에서 사용되는 광 파장 이하의 미세 선폭을 갖는 패턴에서 특히 심각하다.
광근접 효과에 의해 패턴이 변형되는 문제를 해결하고, 해상력을 증가시키기 위해 광근접 보정(OPC; Optical Proximity Correction) 방법을 이용하고 있다. 광근접 보정(OPC) 공정은, 마스크 패턴 배치에 대응하는 마스크 패턴 보정량을 사전에 룰 테이블화해 두고, 마스크 패턴 배치 정보를 기초로 룰 테이블을 참조하면서 보정하는 룰 베이스 보정(rule based correction) 방법과, 마스크 패턴 정보 및 웨이퍼 프로세스 조건을 기초로 웨이퍼 상에 전사되는 이미지를 예측하고, 원하는 값을 얻을 수 있도록 마스크 패턴에 보정을 하는 모델 베이스 보정(model based correction) 방법으로 구분된다. 이러한 광 근접 효과 보정(OPC) 공정에 의해, 포토 마스크의 미세한 패턴을 웨이퍼 상에 설계대로 충실하게 완성할 수 있다.
광근접 보정은 설계 레이아웃에서 추출된 전체 칩의 데이터베이스(full chip database)를 이용하여 전체 칩의 데이터베이스에 설계자가 만든 레시피(recipe)를 적용하여 광근접 보정(OPC)을 실시하고 이를 검증하는 순서로 진행된다.
반도체 소자의 디자인 룰(design rule)이 점차 줄어들면서 광근접 보정(OPC)의 중요성은 더욱 높아지게 되었고, 동시에 OPC 후 OPC의 이상 여부 및 취약(weak) 포인트를 찾아내어 다시 OPC에 피드백(feedback)함으로써 OPC 신뢰도를 높이는 OPC 검증(OPC verification)의 중요성 또한 커지게 되었다. OPC 검증에 있어서 가장 중요한 부분이라 할 수 있는 것이 핀치(pinch) 또는 브리지(bridge) 위험이 있는 취약 포인트를 찾아내는 것이라 할 수 있다. 현재 사용되고 있는 대부분의 OPC 검증 툴(tool)들은 이러한 핀치, 브리지 위험이 있는 부분을 피치(pitch)에 상관없이 하나의 허용치(tolerance)를 주어 검출하고 있다. 즉, 가장 취약한 부분을 기준으로 그보다 이하로 패터닝될 것으로 예상되는 포인트를 찾아내는 방법을 사용하고 있다. 이 경우 특정 피치(pitch)에서는 취약한 포인트가 아님에도 불구하고 취약 포인트로 검출되어 리뷰(review)하는 데 인력과 시간을 낭비하는 문제를 야기한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 OPC 검증과정에서 핀치 빛 브리지 위험이 있는 포인트를 추출하는 방법에 있어서 각 피치에 따라 서로 다른 값을 적용함으로써 검출 에러가 포인트를 줄임으로써 인력의 낭비를 줄이고 효율을 높일 수 있는 광근접 효과 보정 검증방법을 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광근접 보정 검증방법은, 광근접보정(OPC)가 정확히 이루어졌는지를 검증하는 방법에 있어서, 패턴의 피치(pitch)별로 서로 다른 허용치(tolerance)를 적용하여 광근접보정(OPC) 검증을 수행하는 것을 특징으로 한다.
노광 단계에서 비대칭 조명계를 사용하는 경우 패턴의 피치 뿐만 아니라 패턴의 배열 방향에 따라 다른 허용치를 적용할 수 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 따른 광근접 보정 검증방법은, 광근접 보정(OPC)을 수행할 패턴에 대해 듀티 테이블 및 패터닝 한계를 설정하는 단계와 , 광근접 보정(OPC) 모델링 및 룰 테이블을 작성하는 단계와, 작성된 광근접보정 모델 및 룰 테이블에 따라 광근접 보정(OPC)을 실시하는 단계와, 광근접보정(OPC)가 수행된 패턴에 대해, 패턴의 피치(pitch)별로 서로 다른 허용치(tolerance)를 적용하여 검증하는 단계, 및 검증 단계를 통과하면 광근접 보정(OPC)된 결과대로 마스크를 제작하고, 검증 단계를 통과하지 못하면 광근접 보 정(OPC) 모델링 및 룰 테이블을 다시 작성하는 것을 특징으로 한다.
노광 단계에서 비대칭 조명계를 사용하는 경우 패턴의 피치 뿐만 아니라 패턴의 배열 방향에 따라 다른 허용치를 적용할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.
도 1은 광근접 보정(OPC)을 수행하는 과정을 나타낸 공정 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 광근접 보정(OPC)이 시작되면, 먼저 웨이퍼 상에 구현하고자 하는 목표 패턴에 대한 듀티 테이블(duty table)을 작성하고 패터닝 한계를 설정한다(단계 110). 목표 패턴에 대한 듀티 테이블이 작성되면, OPC 모델링을 수행하고 룰 테이블(rule table)을 작성한다(단계 120). OPC 모델링은 여러 공정 조건에 대한 정보, 예컨대 조명 조건이나 마스크의 종류 및 레지스트 특성 등에 대한 정보와, 해당 공정 조건으로 노광한 웨이퍼에서 다양한 패턴에 대한 패턴 선폭(CD)을 측정하고, 이렇게 추출된 데이터로부터 원하는 패턴 크기가 만들어지도록 레이아웃의 변화량을 예측하여 OPC를 진행하기 위한 모델을 생성하는 과정이다.
OPC 모델링과 룰 테이블 작성이 완료되면, 작성된 룰 테이블에 따라 OPC를 수행한다(단계 130). OPC를 수행한 다음에는 OPC가 제대로 수행되었는지를 확인하는 OPC 검증을 실시한다(단계 140). OPC 검증은 OPC가 적절히 수행되었는지의 여부 를 패턴의 컨투어 시뮬레이션(simulation contour)을 통해 검증하는 작업을 말한다. 이때, OPC를 통한 시뮬레이션 컨투어가 에러 수용 범위(error tolerance)를 벗어난 경우 모델 캘리브레이션 또는 룰 테이블을 수정하여 모든 마스크 영역에 걸쳐 OPC를 재수행한다(단계 150). 그리고 OPC를 수행한 모델과 OPC가 완료된 이후 검증에 사용된 모델이 동일한 경우, 동일한 모델이 사용되었으므로, 검증 단계에서 OPC 수행 시 지정한 에러 수용 범위 내에 모든 패턴들이 만족해야 하나, 실제로는 OPC 수행 방법과 OPC 검증을 수행하는 방법이 서로 다르므로, 동일한 모델을 사용하는 경우일지라도 서로 다른 결과를 보일 수 있다. 이러한 과정을 반복하여, 결과적인 시뮬레이션 컨투어가 에러 수용 범위 내에 있을 경우, OPC된 레이아웃을 이용하여 실제 마스크를 제작하게 된다.
도 2a 및도 2b는 소정 패턴에 대해 OPC 검증을 수행한 결과를 나타낸 도면이다.
도 2a의 경우 시뮬레이션 CD를 30㎚, 핀치 허용치를 45㎚로 설정하여 OPC 검증을 수행한 결과이고, 도 2b는 시뮬레이션 CD를 38㎚, 핀치 허용치를 50㎚로 설정하여 OPC 검증을 수행한 결과이다. 도시된 바와 같이, 설정해준 허용치 이하로 패터닝될 것으로 시뮬레이션한 결과, 예상되는 포인트가 검출되었다.
현재 대부분의 OPC 검증 툴은 하나의 허용치로 핀치, 브리지 위험 포인트를 검출하고 있다. 그러나, 실제로는 패턴의 피치(pitch)에 따라서 패터닝되는 최소 선폭의 값이 서로 다르게 나타난다.
도 3a 및 도 4b는 마스크 패턴의 레이아웃 CD를 스플릿하여 패터닝 가능한 최소 선폭(CD)을 보여주는 MEEF 그래프이다.
먼저, 도 3a는 BISL의 마스크 레이아웃을 도시한 레이아웃도이고, 도 3b는 BISL용 마스크의 CD를 64㎚에서 92㎚까지 변화시키면서 DI CD를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 도시된 바와 같이, 피치가 작은 BISL의 경우 50㎚까지 DI CD가 측정가능한 것으로 나타났는데, 이는 BISL의 경우 50㎚까지 패터닝에 전혀 문제가 없다는 것을 의미한다.
도 4a는 비교적 패턴 피치가 큰 래치 PMOS 패턴의 마스크 레이아웃을 도시한 레이아웃도이고, 도 4b는 래치 PMOS용 마스크의 CD를 66㎚부터 94㎚까지 변화시켜가면서 DI CD를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 도시된 바와 같이 비교적 피치가 큰 래치 PMOS의 경우 90㎚ 이하에서는 패터닝이 어려워지는 것을 알 수 있다. 그런데, 래치 PMOS를 기준으로 브리지 허용치를 90㎚로 설정하면, BISL에서는 수많은 포인트들이 취약 포인트가 아님에도 불구하고 취약 포인트로 검출되게 된다. 이와 같이 패턴의 종류에 따라 패터닝 가능한 최소 선폭이 다름에도 불구하고 종래에는 동일한 허용치를 적용하였기 때문에 OPC 검증 정확도가 매우 낮았다. 특히, 비대칭 조명계를 사용할 경우에는 패턴이 피치뿐만 아니라 패턴이 배열된 방향에 따라서 패터닝 가능한 최소 선폭이 다르다.
따라서, 본 발명에서는 핀치, 브리지 허용치를 패턴의 방향, 패턴의 피치별로 세분화하여 서로 다른 허용치를 설정함으로써 취약 포인트를 정확히 검출할 수 있는 OPC 검증 방법을 제시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 OPC 검증 방법을 설명하기 위하여 도시 한 도면이다.
도 5를 참조하면, 먼저 OPC 검증을 수행할 대상을 핀치(pinch)와 브리지(bridge)로 구분하고, 핀치 및 브리지에 대해 각각 수평(horizontal) 및 수직(vertical) 방향으로 방향을 구분한다. 각각의 방향에 대해 패턴의 듀티 비(duty ratio)에 따라 ～1, 1～2, 2～4 및 4～으로 구분한다. 그 후 구분된 각각에 대해 허용치를 설정한다. 결과적으로, 핀치와 브리지에 대해 각각 8가지로 구분하게 된다. 이와 같이 패턴이 배열된 방향 또는 패턴의 피치에 따라 핀치 또는 브리지 위험이 있는 최소 선폭 값을 서로 다르게 적용함으로써, 취약 포인트가 아님에도 취약 포인트로 검출되는 포인트의 수를 줄여 OPC 검증의 효율성을 높일 수 있으며, 좀 더 많은 검출 포인트를 리뷰함으로써 OPC 정확도를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.
도 1은 광근접보정(OPC)을 수행하는 과정을 나타낸 공정 흐름도이다.
도 2a 및도 2b는 소정 패턴에 대해 OPC 검증을 수행한 결과를 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 4b는 마스크 패턴의 레이아웃 CD를 스플릿하여 패터닝 가능한 최소 선폭(CD)을 보여주는 MEEF 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 OPC 검증 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

Claims (4)

  1. 광근접 보정(OPC)이 이루어졌는지를 검증하는 방법에 있어서,
    노광 단계에서 비대칭 조명계를 사용하는 경우 패턴의 피치 및 패턴의 배열 방향에 따라 서로 다른 허용치(tolerance)를 적용하여 광근접 보정(OPC) 검증을 수행하는 것을 특징으로 하는 광근접 보정 검증방법.
  2. 삭제
  3. 광근접 보정(OPC)을 수행할 패턴에 대해 듀티 테이블 및 패터닝 한계를 설정하는 단계;
    광근접 보정(OPC) 모델링 및 룰 테이블을 작성하는 단계;
    작성된 광근접 보정 모델 및 룰 테이블에 따라 광근접 보정(OPC)을 실시하는 단계;
    광근접 보정(OPC)이 수행된 패턴에 대해 광근접 보정(OPC)을 검증하되, 노광 단계에서 비대칭 조명계를 사용하는 경우 패턴의 피치 및 패턴의 배열 방향에 따라 서로 다른 허용치(tolerance)를 적용하여 검증하는 단계; 및
    검증 단계를 통과하면 광근접 보정(OPC)된 결과대로 마스크를 제작하고, 검증 단계를 통과하지 못하면 광근접 보정(OPC) 모델링 및 룰 테이블을 다시 작성하는 것을 특징으로 하는 광근접 보정 검증방법.
  4. 삭제
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